KR101417460B1 - 연료전지용 매니폴드 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 융착산과 융착가이드를 가지는 각각의 개별 매니폴드를 사출 형성한 뒤, 진동융착 공법으로 결합시켜 복층구조로 제작하는 연료전지용 매니폴드 제조방법에 관한 것이다.
이에 본 발명은, 복수 개의 개별 매니폴드를 상하 적층 구조로 접합하기 위하여, 상측 개별 매니폴드의 융착산과 하측 개별 매니폴드의 융착가이드 간에 균일한 갭을 유지하면서 서로 맞물리도록 배치한 뒤, 상기 하측 개별 매니폴드를 상방으로 가압하는 동시에 상기 상측 개별 매니폴드를 좌우 방향으로 진동을 줌에 의해 상측 및 하측 개별 매니폴드를 접합하며, 이때 상기 상측 개별 매니폴드는 융착산 중 그 길이방향이 개별 매니폴드의 진동방향과 불일치하는 비수평 융착산의 높이가 가변적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 매니폴드 제조방법을 제공한다.

Description

연료전지용 매니폴드 제조방법 {Method for manufacturing manifold for fuel cell}
본 발명은 연료전지용 매니폴드 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 단층의 개별 매니폴드를 적층 접합하여 다층 구조로 결합하는 연료전지용 매니폴드 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 연료전지용 매니폴드(공용분배기)는 전기발생원인 스택 측으로 공급하기 위한 수소, 공기, 냉각수의 입력단 경로와 출력단 경로를 포함한 많은 내부 경로(혹은 유로)를 가지는 복층 구조로 구성된다.
첨부한 도 1은 종래 연료전지용 개별 매니폴드를 도시한 모식도이고, 도 2는 종래 연료전지용 매니폴드를 도시한 모식도이다.
기존에는 연료전지용 매니폴드를 복층 구조로 형성하기 위하여, 도 1과 같이 상하면에 개별 경로(11a)를 가지는 개별 매니폴드(11)를 복수 가공하고, 각각의 개별 매니폴드(11)의 경로가공면(개별 경로(11a)가 형성된 상하면)에 접착제를 도포한 다음, 압착 본딩하여 결합시킨 뒤, 상기 접착제가 경화되면 매니폴드(10)의 외측으로 돌출된 접착제를 제거하여 도 2와 같이 제작한다.
그러나, 상기와 같은 기존 연료전지용 매니폴드 제작방법은 다음과 같은 문제점들이 있다.
1. 매니폴드의 재질과 접착제의 재질 간에 물성이 상이함으로 인해 실제 차량의 환경조건하에서 이종 재질 간의 체적변화의 차이가 발생하고, 이러한 체적변화의 차이로 인해 접착력이 저하되는 문제가 유발되며, 이에 장시간 운전시 접착부에 기밀이 파손되어 매니폴드의 내구성이 저하되고 매니폴드의 내부 경로(도 2의 12 참조)에 이물질이 유입되는 문제가 있다.
이에 따라 냉각수의 흐름 경로를 따라 이동하게 되는 이온 불순물들이 전기 전도도를 증가시켜 절연문제를 야기시키거나 내부 경로(12)를 막아서 성능 저하를 초래할 수 있다.
2. 개별 매니폴드의 본딩시 사용된 접착제의 경우 압착 본딩 후 매니폴드의 외면에 분포된 접착제를 제거하고 초음파 세척을 함에도 불구하고 실사용 환경 하에서 시간 경과에 따라 접착 이물질의 발생량이 점차 증가하게 된다.
3. 기존 연료전지용 매니폴드는 에폭시 글라스(apoxy glass)라는 재질을 사용하여 제작되는데, 상기 재질의 특성상 고속회전, 저속이동이 불가피한 가공 조건으로 제작되고, 이러한 가공 조건과 더불어 복잡 다변한 경로 형상으로 인해 1개 제작시 20일 이상이 소용되는 등 제작 시간이 과다하게 소요되는 문제가 있다.
이에 기존 연료전지용 매니폴드는 경로 가공에 소요되는 시간이 매우 길기 때문에 중량 저감을 위한 추가 가공이 불가능하며, 시간적 제한 조건을 배제하더라도 재질의 특성상 취성이 강한 관계로 중량 저감의 한계가 있다.
4. 에폭시 글라스 재질의 특성상 수분 흡수율 문제로 인해 습식 가공이 불가하여 건식 가공으로 제작됨에 있어서 다량의 미세가루가 발생하여 작업자 건강을 위협하는 유해 환경을 조성하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 점을 개선하기 위해 고안한 것으로서, 융착산과 융착가이드를 가지는 각각의 개별 매니폴드를 사출 형성한 뒤, 진동융착 공법으로 결합시켜 복층구조로 제작하는 연료전지용 매니폴드 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 복수 개의 개별 매니폴드를 상하 적층 구조로 접합하기 위하여, 상측 개별 매니폴드의 융착산과 하측 개별 매니폴드의 융착가이드 간에 균일한 갭을 유지하면서 서로 맞물리도록 배치한 뒤, 상기 하측 개별 매니폴드를 상방으로 가압하는 동시에 상기 상측 개별 매니폴드를 좌우 방향으로 진동을 줌에 의해 상측 및 하측 개별 매니폴드를 접합하며, 이때 상기 상측 개별 매니폴드는 융착산 중 그 길이방향이 개별 매니폴드의 진동방향과 불일치하는 비수평 융착산의 높이가 가변적으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 연료전지용 매니폴드 제조방법을 제공한다.
일 예로, 상기 비수평 융착산은 개별 매니폴드의 진동방향과의 사이 각도가 점차 감소하는 경우 상기 사이 각도가 가장 큰 일단에서 상기 사이 각도가 가장 작은 타단까지 융착산의 높이가 점차 낮아지도록 가변 형성된다.
그리고, 상기 상측 개별 매니폴드는 융착산 중 그 길이방향이 개별 매니폴드의 진동방향과 일치하는 수평 융착산은 높이 가변 없이 일정 높이를 가지는 형태로 형성되어 있다.
또한, 상기 비수평 융착산 중 길이방향의 전 구간에 걸쳐 상측 개별 매니폴드의 진동방향에 대해 일정 각도(일 예로, 직각)를 이루는 융착산은 높이 가변 없이 일정 높이를 가지는 형태로 형성되어 있다.
본 발명에 따른 연료전지용 매니폴드 제조방법은 다음과 같은 이점이 있다.
1. 각각의 개별 매니폴드를 접착제 없이 진동융착으로 결합함으로 인해 동일 모재 결합 방식에 따라 온도 변화에 따른 체적 변화율이 동일하여 내구성이 향상되고, 운전시간의 경과에 따른 이물질 배출이 발생하지 않는다.
2. 개별 매니폴드에 가변 높이를 가지는 비수평 융착산을 적용함으로써 개별 매니폴드의 진동방향과 융착산의 길이방향 간 불일치에 의해 발생할 수 있는 품질문제를 방지하고, 동시에 기밀한 융착을 통해 융착 강도를 확보하고 내구성을 증대할 수 있다.
3. 개별 매니폴드의 사출 성형시 개별 경로가 동시에 성형됨으로 인해 제작기간이 획기적으로 단축되어 양산성을 확보할 수 있다.
4. 경로 가공을 위한 기존의 기계 가공 공정 및 수작업으로 진행되는 접착 공정이 삭제됨으로 인해 비용 절감이 가능하고, 미세가루가 미발생됨으로 작업 환경 개선의 효과를 얻을 수 있다.
5. 매니폴드의 최소 두께 유지 및 살빼기가 가능하여 중량 저감이 가능하고, 이에 연료전지의 성능 개선 효과가 있다.
6. 복층 매니폴드부에 개별 매니폴드 혹은 별도의 복층 매니폴드부를 추가로 적층한 뒤 진동융착으로 결합시킴이 가능하여 설계 자유도가 증가되는 이점이 있다.
도 1은 종래 연료전지용 개별 매니폴드를 도시한 도면
도 2는 종래 연료전지용 매니폴드를 도시한 도면
도 3은 본 발명에 의해 제작한 연료전지용 매니폴드를 나타낸 도면
도 4는 도 3의 매니폴드를 측면에서 본 도면
도 5는 본 발명에 따른 연료전지용 매니폴드 제조방법을 나타낸 도면
도 6은 도 5의 A 부위를 확대 도시한 도면
도 7은 본 발명에 따른 개별 매니폴드의 평면구조를 나타낸 도면
도 8은 본 발명에 따른 진동융착시 개별 매니폴드의 진동방향과 융착산의 길이방향 간에 관계를 개략적으로 예시한 도면
도 9는 본 발명에 따른 개별 매니폴드 중 비수평 융착산의 일단에서 타단까지 길이방향에 따른 가변 높이를 예시한 도면
도 10은 본 발명에 따라 융착 접합한 매니폴드의 단면구조를 개략적으로 예시한 도면
이하, 본 발명을 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명하기로 한다.
본 발명은 연료전지용 매니폴드의 제조방법에 관한 것으로, 매니폴드를 구성하는 개별 매니폴드를 각각 사출 성형한 다음 진동융착에 의해 복층 구조로 결합시키는데, 특히 사출 성형시에 개별 매니폴드에 형성되는 융착산에 가변 높이를 적용하여 융착산의 연장경로(혹은 길이방향)와 상관없이 상하의 개별 매니폴드 간에 기밀한 융착이 이루어지도록 함으로써 융착 강도를 확보하고 내구성을 개선한다.
도 3은 복층 구조를 가지는 연료전지용 매니폴드를 나타낸 것으로, 중앙에 적층된 개별 매니폴드의 구조가 도시되어 있다. 도 4는 도 3의 매니폴드를 측면에서 바라본 것으로, 개별 매니폴드의 융기부가 부분 확대되어 도시되어 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 연료전지용 매니폴드(100)는 복수 개의 개별 매니폴드(110)를 복층 구조로 적층하여 접합한 형태로 제작된다.
상기 개별 매니폴드(110)는 플라스틱 소재를 이용하여 사출 성형된 것으로, 사출 성형시 상하 양면 혹은 상하 일면에 다수의 개별 경로(111)를 형성하는 융기부(112)가 돌출된 형태로 형성되어 있는 것이 사용되며, 도 4에 나타낸 바와 같이, 상기 융기부(112)에는 융착산(113)이나 융착가이드(114)가 형성되어 있다.
상기 융착산(113)과 융착가이드(114)는 개별 매니폴드(110)의 사출 성형시 융기부(112)와 일체로 성형된 것으로, 개별 매니폴드(110)의 적어도 일면에 융착산(113)과 융착가이드(114) 중 하나가 형성되거나, 또는 개별 매니폴드(110)의 양면에 각각 융착산(113)과 융착가이드(114) 중 하나가 형성되거나 또는 양면에 융착산(113)과 융착가이드(114)가 하나씩 형성된다.
도 4에 보이듯이, 상기 융착산(113)은 융기부(112)에서 일정 높이로 돌출된 형태로 형성되고, 상기 융착가이드(114)는 융기부(112)에서 일정 깊이로 함몰된 형태로 형성된다.
여기서, 두 개의 개별 매니폴드 간에 진동융착에 대해 설명하도록 한다.
도 5는 본 발명에 따른 매니폴드의 제조방법을 나타낸 것으로 진동 및 가압을 이용하여 상측의 개별 매니폴드와 하측의 개별 매니폴드를 접합하는 공정이 도시되어 있고, 도 6은 도 5의 A 부위를 확대 도시한 것으로 융착산이 융착가이드 안에 일정 간격을 두고 삽입된 형태가 도시되어 있다.
이하, 상측의 개별 매니폴드와 하측의 개별 매니폴드를 각각 도면부호 115와 116으로 도시 및 표기하여 설명한다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에서는 매니폴드의 제조시 두 개의 개별 매니폴드(115,116)를 상하로 적층하여 배치한 뒤, 진동 및 가압에 의해 발생하는 마찰열을 이용하여 상측 및 하측의 개별 매니폴드(115,116)를 접합시킨다.
이때, 상기의 개별 매니폴드(115,116)를 상하로 배치함에 있어서, 도 6에 보이듯이 상측 개별 매니폴드(115)의 융착산(113)과 하측 개별 매니폴드(116)의 융착가이드(114)를 서로 간에 일정한 간격이 유지되도록 하면서 배치시킨 뒤, 다시 말해 융착산(113)과 융착가이드(114)가 서로 간에 균일한 갭을 유지하면서 서로 맞물리도록 배치시킨 뒤, 도 5와 같이 하부지그(2)를 이용하여 하측의 개별 매니폴드(116)를 상방으로 가압하여 상측 개별 매니폴드(115)에 밀착시키고, 동시에 상부지그(1)를 이용하여 상측의 개별 매니폴드(115)를 진동을 가하여 좌우 방향(횡방향)으로 반복해서 왕복시킨다.
이렇게 하측의 개별 매니폴드(116)가 상방으로 가압된 상태에서 상측의 개별 매니폴드(115)가 좌우로 왕복하며 진동됨으로 인해 그 사이에 마찰열이 발생하게 되고, 이 마찰열에 의해 융착산(113)과 융착가이드(114)가 적정하게 용융되며 두 개의 개별 매니폴드(115,116)가 서로 접합되게 된다.
다시 말해, 하측의 개별 매니폴드(116)가 상방으로 가압됨에 의해 하측의 융착가이드(114)가 상측의 융착산(113) 측으로 이동하여 상기 융착산(113)과 융착가이드(114) 간에 갭이 제거되는 동시에, 마찰열에 의해 융착산(113)이 적정하게 용융되면서 상측 개별 매니폴드(115)의 융기부(112)와 하측 개별 매니폴드(116)의 융기부(112) 간에 융착 및 면착이 이루어져 상측 및 하측의 개별 매니폴드(115,116)가 서로 긴밀하게 접합되어 결합된다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 개별 매니폴드의 평면구조를 나타낸 것으로, 개별 매니폴드의 일면에 융기부의 연장경로가 도시되어 있다. 다시 말해 도 7에는 개별 매니폴드의 일면에 다양한 개별 경로를 형성하고 있는 융기부들이 도시되어 있다.
도 7에 보이듯이, 개별 매니폴드(110)에는 소정의 개별 경로를 마련하기 위해 다수의 융기부(112)가 다양한 루트를 그리도록 형성되어 있다.
이러한 융기부(112)에는 융기부(112)와 동일 루트를 형성하는 융착산(113)이 형성되어 있는바, 이하 도 7에서 도면부호 113a 와 113b 및 113c 가 지시하는 것은 융기부(112) 상에 융착산이라고 가정하고 설명하도록 한다.
도 8에는 진동융착시 개별 매니폴드의 진동방향과 융착산의 연장경로(개별 매니폴드의 일면 위를 지나가는 융착산이 형성하는 경로) 간에 관계가 개략적으로 예시되어 있다.
도 7 및 도 8에 보이는 바와 같이, 융착산(113a,113b,113c)은 진동융착시 개별 매니폴드(110)의 진동방향(혹은 왕복방향)과 일치하는 융착산(113a)과 개별 매니폴드(110)의 진동방향에 반하는(혹은 불일치하는) 융착산(113b,113c)으로 크게 구분할 수 있다.
여기서 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 일치하는 융착산이라 함은 융착산의 연장경로(혹은 융착산의 길이방향)가 진동방향과 일치하는 수평 융착산(113a)을 말하며, 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 불일치하는(혹은 다른) 융착산이라 함은 융착산의 연장경로(혹은 융착산의 길이방향)가 진동방향과 불일치하는 비수평 융착산(113b,113c)을 말한다.
도 7에서 도면부호 113a로 지시하고 있는 융착산(113a)은 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 일치하는 루트(혹은 길이방향)를 가지는 수평 융착산(113a)으로, 도 7에서 '진동방향과 일치하는 융착산'으로 구분 표시한 융착산은 모두 상기 수평 융착산(113a)과 마찬가지로 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 일치하는 루트를 가진다.
이러한 수평 융착산(113a)은 전술한 바와 같은 개별 매니폴드(110)의 진동융착 과정에서, 다시 말해 하측의 융착가이드(114)가 상측의 융착산(113) 측으로 가압되어 상기 융착산(113)과 융착가이드(114) 간이 갭이 제거되고 상기 융착산(113)이 용융되며 상측 및 하측의 융기부(112) 간에 융착이 이루어지는 과정에서, 진동방향과 융착산(113a)의 길이방향이 일치함으로 진동방향과 융착산(113a)의 길이방향 간 불일치로 인한 진동량 감소가 미발생하고, 따라서 융착시 요구되는 마찰온도와 용융량을 형성하게 된다.
이에 상기 수평 융착산(113a)은 그 길이방향의 전 구간에 걸쳐 높이 가변 없이 동일한 높이를 가지도록 형성된다.
도 7에서 도면부호 113b로 지시하고 있는 융착산은 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 불일치하는 루트(혹은 길이방향)를 가지는 비수평 융착산(113b)으로, 도 7에서 '진동방향에 반하는 융착산'으로 구분 표시한 융착산은 모두 상기 비수평 융착산(113b)과 마찬가지로 개별 매니폴드의 진동방향과 불일치하는 루트를 가진다.
이러한 비수평 융착산(113b)은 전술한 바와 같은 개별 매니폴드(110)의 진동융착 과정에서, 진동방향과 융착산(113b)의 길이방향이 불일치함으로 원하는 방향과 다른 방향의 진동이 발생하게 되고 이에 진동량 감소(진동방향과 융착산의 길이방향이 일치하는 수평 융착산 대비 진동량이 감소함)가 발생하게 되어 융착시 요구되는 마찰온도와 용융량을 형성하기 어렵게 된다.
이에 상기 비수평 융착산(113b)은 그 길이방향의 전 구간에 걸쳐 그 높이가 가변적으로 형성된다.
도 7에 보이는 바와 같이, 비수평 융착산(113b)은 개별 매니폴드(110)의 진동방향에 반하는 곡선 형태로 휘어진 루트를 형성하게 되며, 이에 상기 진동방향에 대해 일정 각도를 이루게 되어, 진동융착시 그 길이방향에 따라 융착산(113b)에 작용하는 진동방향 및 진동량이 달라진다(가변된다).
따라서 상기 비수평 융착산(113b)의 길이방향의 각 지점별로(혹은 구간별로) 작용하는 진동방향 및 진동량에 따라 융착산 높이를 가변적으로 적용하여, 비수평 융착산(113b)의 높이를 길이방향에 따라 가변적으로 형성한다.
다시 말해, 비수평 융착산(113b)의 경우 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 융착산의 길이방향 간에 방향차이로 인해 일정치 않은 방향으로 진동이 가해지게 되고, 이에 비수평 융착산(113b)에 작용하는 진동량이 수평 융착산(113a) 대비 상대적으로 감소하게 되어 진동융착시 도달하게 되는 마찰온도와 용융량이 수평 융착산 대비 감소하게 되는데, 이는 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 융착산의 길이방향 사이에 형성되는 사이 각도에 기인한 것이기 때문에, 비수평 융착산(113b)의 각 구간 혹은 각 지점에서 융착산(113b)의 길이방향과 개별 매니폴드(110)의 진동방향 간에 형성되는 각도에 따라 비수평 융착산(113b)의 높이를 길이방향에 따라 가변 적용함으로써 진동융착시 융착산(113b)과 융착가이드(114) 간에 발생하는 마찰열이 소정 마찰온도에 도달하고 용융수지가 적정량 마련되도록 하여 결과적으로 융착 품질을 개선할 수 있게 된다.
이와 같이 가변 높이를 가지는 비수평 융착산(113b)을 적용하게 되면 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 융착산(113)의 길이방향이 불일치하여 발생하게 되는 품질문제를 사전 방지할 수 있으며, 예를 들어 융착산(113)과 융착가이드(114) 간에 마찰열이 소정의 마찰온도에 미달되거나 융착산의 용융량이 부족하여 초래되는 불완전한 접합을 방지할 수 있다.
즉, 본 발명에서는 개별 매니폴드(110)에 가변 높이를 가지는 비수평 융착산(113b)을 적용함으로써 진동방향과 융착산의 길이방향 간 불일치에 의해 발생할 수 있는 품질문제를 방지하고, 동시에 기밀한 융착을 통해 융착 강도를 확보하고 내구성을 증대할 수 있다.
한편, 도 9에는 비수평 융착산의 일단에서 타단까지 길이방향에 따른 융착산 가변 높이가 예시되어 있다.
비수평 융착산(113b)의 가변 높이는 개별 매니폴드(110)의 진동방향에 대해 융착산의 길이방향의 각 지점에서 발생하는 사이 각도(개별 매니폴드의 진동방향과 비수평 융착산의 길이방향 간 사이 각도)에 따라 달라지는 진동량 및 진동방향을 고려하여 선정 가능하다.
예를 들어, 개별 매니폴드(110)의 진동방향과 비수평 융착산(113b)의 길이방향 간 사이 각도가 비수평 융착산(113b)의 길이방향으로 점차 감소하는 경우, 도 9에 나타낸 바와 같이, 비수평 융착산(113b)의 높이는 일단에서 타단까지 감소하는 형태로 적용될 수 있다.
다시 말해, 상기 비수평 융착산(113b)은 그 길이방향으로 개별 매니폴드(110)의 진동방향과의 각도 차가 발생할 수 있는데, 이때 비수평 융착산(113b)의 길이방향으로 개별 매니폴드(110)의 진동방향과의 사이 각도가 점차 감소하는 구간에서는 각도 차가 가장 큰 일단에서 각도 차가 가장 작은 타단까지 그 높이가 점차 낮아지도록 가변 형성될 수 있다.
도 7에서 도면부호 113c로 지시한 융착산의 경우 '진동방향에 반하는 비수평 융착산'에 포함되는데, 이러한 비수평 융착산(113c) 즉, 진동방향에 직각을 이루는 비수평 융착산(113c)은 진동방향에 대해 대략 90°의 사이 각도를 가지게 되나 길이방향의 전 구간에 걸쳐 진동방향과 직각을 이룸으로 융착산(113c) 전 구간에 걸쳐 진동량 및 진동방향이 동일하게 작용하게 되며, 따라서 융착산(113c)의 길이방향으로 가변 없이 전 구간에 걸쳐 동일 높이로 형성 가능하다.
다만, 진동방향에 직각을 이루는 비수평 융착산(113c)의 경우 수평 융착산(113a)과 동일한 진동이 가해질 시 수평 융착산(113a) 대비 최소의 진동량이 발생하게 되므로, 개별 매니폴드(110)의 융착산(113) 중 상대적으로 최대치의 높이를 가지도록 형성된다.
즉, 개별 매니폴드(110)의 융착산(113) 중 수평 융착산(113a)은 상대적으로 최소 높이를 가지게 되고, 전 구간에서 진동방향에 직각을 이루는 비수평 융착산(113c)은 최대 높이를 가지게 된다.
한편, 도 10은 두 개의 개별 매니폴드를 1차로 융착시킨 다음, 추가로 다른 개별 매니폴드를 적층하여 2차 및 3차로 융착시킨 형태를 나타낸 예시도이다.
본 발명에서 매니폴드의 각 층을 구성하는 개별 매니폴드(110)들은 각각 양면에 융착산(113)과 융착가이드(114) 중 어느 하나 혹은 둘 모두를 가지도록 된 것이 사용 가능하므로, 전술한 바와 같이 진동융착을 통해 상측 및 하측의 개별 매니폴드(115,116)를 접합하여 결합한 뒤, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이 상기 하측의 개별 매니폴드(116) 하부에 제1 개별 매니폴드(117)를 진동융착으로 접합시켜 3층 구조의 매니폴드를 제작할 수 있고, 또한 도 10의 (b)와 같이 상기 제1 개별 매니폴드(117)의 하부에 제2 개별 매니폴드(118)를 진동융착으로 접합시켜 4층 구조의 매니폴드를 제작하는 등 진동융착을 통해 복층 구조의 매니폴드를 제작할 수 있다.
아울러, 도 10의 (c)에 나타낸 바와 같이, 1차로 진동융착하여 두 개의 개별 매니폴드를 접합한 두 개의 복층 매니폴드부(M1,M2)를 2차로 진동융착시킴에 의해 4층 구조의 매니폴드를 제작하는 것도 가능하다.
상기와 같은 방식으로 반복적인 진동융착을 통해 복수 개의 개별 매니폴드 및 복층 매니폴드부를 적층 접합함으로써 복층 구조의 매니폴드를 용이하게 제작할 수 있다.
이와 같이 본 발명에서는 복층 매니폴드에 개별 매니폴드 혹은 별도의 복층 매니폴드를 추가로 적층한 뒤 진동융착으로 결합시킴이 가능하여 설계 자유도가 증가된다.
또한, 본 발명에서는 매니폴드를 구성하는 각각의 개별 매니폴드를 기존 에폭시 글라스가 아닌 플라스틱 재질을 이용하여 사출 성형함과 동시에 진동융착을 위한 융착산(a)과 융착가이드(b) 그리고 개별 경로(c) 등이 형성되므로 매니폴드의 제작 기간이 단축되어 생산성이 증대되는 효과를 얻을 수 있고, 또한 접착제 없이 진동융착을 통한 결합 구조로 제작되기 때문에 온도 변화에 따른 체적 변화율의 차이로 인해 내구성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 이에 결합성과 내구성 및 기밀성을 확보할 수 있고, 개별 경로에 이물질의 유입이 억제되어 연료전지의 성능 개선이 가능하게 된다.
100 : 매니폴드
110 : 개별 매니폴드
111 : 개별 경로
112 : 융기부
113 : 융착산
113a : 수평 융착산
113b : 비수평 융착산(곡선 형태로 휘어진 융착산)
113c : 비수평 융착산(진동방향에 직각을 이루는 융착산)
114 : 융착가이드
115 : 상측 개별 매니폴드
116 : 하측 개별 매니폴드

Claims (4)

  1. 복수 개의 개별 매니폴드를 상하 적층 구조로 접합하기 위하여, 상측 개별 매니폴드의 융착산과 하측 개별 매니폴드의 융착가이드 간에 균일한 갭을 유지하면서 서로 맞물리도록 배치한 뒤, 상기 하측 개별 매니폴드를 상방으로 가압하는 동시에 상기 상측 개별 매니폴드를 좌우 방향으로 진동을 줌에 의해 상측 및 하측 개별 매니폴드를 접합하며,
    상기 융착산은 진동융착 시 진동방향과 일치하는 수평 융착산과 진동방향과 불일치하는 비수평 융착선으로 구성되고,
    상기 비수평 융착산의 길이방향의 각 지점에서 발생하는 진동방향과 비수평 융착산 길이방향 간 사이 각도에 따라 달라지는 진동량과 진동방향에 따라 융착산 높이를 가변적으로 적용하되, 진동방향과 비수평 융착산의 길이방향 간 사이 각도가 비수평 융착산의 길이방향으로 점차 감소하는 경우에 상기 사이 각도가 가장 큰 일단에서 상기 사이 각도가 가장 작은 타단까지 융착산의 높이가 점차 낮아지는 형태로 적용하며,
    상기 개별 매니폴드의 융착산 중 수평 융착산은 상대적으로 최소 높이를 가지게 되는 동시에 전 구간에서 진동방향에 직각을 이루는 비수평 융착산은 최대 높이를 가지게 되는 것을 특징으로 하는 연료전지용 매니폴드 제조방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 상측 개별 매니폴드는 융착산 중 그 길이방향이 개별 매니폴드의 진동방향과 일치하는 수평 융착산은 높이 가변 없이 일정 높이를 가지는 것을 특징으로 하는 연료전지용 매니폴드 제조방법.
  4. 삭제
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